En un artículo anterior de Zigurat E-learning, realizaron el desarrollo de la primera parte de este tema, titulado “Sistemas Biomásicos I: Análisis Económico, Normativo, Medioambiental del uso de la Biomasa”.
En esta segunda entrega justifican técnicamente la viabilidad del uso de la biomasa en función del combustible analizado, teniendo en cuenta tanto los costes de instalación de una caldera de biomasa como del combustible utilizado a largo plazo.
Ambos contenidos, el del artículo ya visto y el que se comparte hoy, se estudian a profundidad en el Máster en Instalaciones. Sostenibilidad y eficiencia energética con BIM de Zigurat.
Caso práctico: Viabilidad de la Biomasa en Función del Combustible Utilizado
Para realizar el cálculo de la instalación de biomasa, se propone como ejemplo una casa de nueva construcción aislada en una zona rural. El objetivo es encontrar la solución menos costosa para climatizar la vivienda mediante una caldera de biomasa durante los periodos invernales.
Las características de la vivienda son las siguientes:
- Superficie de la vivienda: 350 m2
- Capacidad de la vivienda: 10 personas
- Nivel de aislamiento de la vivienda: Bueno
Cálculo de la potencia necesaria
Con el objetivo de calcular la potencia necesaria de la caldera de biomasa se tienen que considerar tanto las necesidades de calefacción como las necesidades de ACS.
Para realizar el cálculo de las necesidades de calefacción se tomarán los siguientes coeficientes orientativos con el objetivo de agilizar los cálculos.
- Para una casa bien aislada, hacen falta unos 80 W/m2.
- Para una vivienda con aislamiento normal, unos 100 W/m2.
- Para una vivienda antigua o mal aislada, unos 120 W/m2.
Teniendo en cuenta los parámetros citados anteriormente se determinan las necesidades térmicas para climatizar la vivienda.
Para determinar las necesidades de ACS, se debe considerar el número de personas simultáneas en la vivienda. Considerando una ocupación máxima de 10 personas y teniendo en cuenta los parámetros establecidos en el DB HE (Para el caso de una vivienda 28 litros/persona), se obtiene la demanda de ACS.
Una vez obtenida la demanda de ACS se puede determinar la potencia necesaria de ACS según la siguiente expresión, dónde se relaciona el caudal másico de agua (m), el calor específico del agua (cp) y el salto de temperaturas (∆T) con la potencia necesaria de calefacción (PACS):
En función del confort necesario para cada usuario y estableciendo un tiempo de calentamiento del agua de ACS de media hora con un salto térmico de 50ºC se puede determinar la potencia de diseño para ACS, según:
Definidas las potencias necesarias de la caldera tanto para calefacción como para ACS, se escoge una caldera de una potencia superior a la más desfavorable calculada. Es decir, en este caso escogeríamos una caldera de 35 o 40 kW en función de las opciones comerciales existentes. En nuestro caso particular se escoge una caldera de 35 kW.
Cálculo de la demanda energética
En el momento de realizar los cálculos de la demanda energética, se consideraran los siguientes parámetros:
- Uso de la calefacción: 175 días al año
- Tiempo medio de utilización: 8 horas
- Coeficiente de intermitencia: 80%
La demanda para calefacción se determinará según la ecuación que relaciona la potencia de la caldera (Pcaldera) con el tiempo de uso (en horas) de cada año y un coeficiente de intermitencia.
Para realizar el cálculo de la demanda para ACS se utilizará la ecuación que relaciona la demanda de ACS con el número de personas de la vivienda, la demanda máxima diaria, el número de días de funcionamiento anuales, el calor específico del agua y el salto térmico máximo a realizar en el momento de convertir el agua fría en ACS.
La demanda total se determinará en función de la suma de las 2 demandas parciales:
Una vez obtenido el valor de la demanda total anual, se puede determinar el consumo energético de la caldera en función del rendimiento de la misma. Considerando un rendimiento de la caldera de biomasa del 95%, se puede determinar el consumo energético de la caldera, según:
Cálculo de la cantiad de combustible necesario
Con el consumo energético (CE) determinado se puede establecer la cantidad de combustible (Qcombustible) necesaria en función del periodo establecido, es nuestro caso anual, y del poder calorífico inferior (PCI) del propio combustible.
Relacionando el consumo energético con el PCI de cada uno de los combustibles estudiados se realiza la Tabla 1, dónde se puede ver la cantidad de combustible necesario en función de su PCI para un período de 1 año. El valor del PCI para cada combustible se extrae de los valores publicados por el IDAE en su página web.
En el caso de los combustibles que se comportan como fluidos, es decir gasóleo, propano y gas natural, se debe obtener la cantidad en unidades de volumen (l) para poder realizar una correcta comparación entre los diferentes combustibles estudiados… [Ver entrada completa]
